具体描述
《土力学与地基基础》根据高职高专培养技能型应用人才的教学目标，理论部分以够用为度，突出介绍实际应用条件下的计算方法和设计方法，以及采用土力学基础理论解决工程问题的途径，并注重了内容的完整性，力图让读者对土力学与地基基础的基本知识和应用有一个全面的了解。书中还附有针对性较强的计算例题和设计实例，希望读者不仅仅能全面学习和领会书中的内容，而且能够体会和掌握相关规范的应用方法。
《土力学与地基基础》内容共分10章，包括：土的物理性质及工程分类、土的渗透性和渗透问题、土中应力计算、土的压缩性和地基沉降计算、土的抗剪强度与地基承载力、挡土结构物上的土压力、土坡稳定分析、天然地基上浅基础设计、桩基础与其他深基础、软弱地基及其处理。各章均附有相应的思考题、习题和答案。部分章节可作为课外的参考内容。
《土力学与地基基础》可作为土建、水利、交通、冶金、地质等有关专业老师、学生以及相关人员的教材和参考用书，同时还可作为各类工程技术人员的进修读物和参考书。
图书简介：现代结构工程中的先进材料与设计方法 本书旨在为土木工程、结构工程及相关领域的专业人士和高年级学生提供一个全面而深入的视角，聚焦于当代结构工程实践中关键的先进材料特性、创新的设计理论及其在复杂工程项目中的应用。 尽管我们不涉及传统土力学与地基基础的范畴，但本书深入探讨了超越传统材料限制，面向未来挑战的结构系统集成方案。 --- 第一部分：高性能结构材料的演进与应用 本部分重点剖析了近年来在结构工程领域取得突破性进展的新型材料，它们如何重新定义了结构的强度、耐久性与可持续性边界。 第一章：超高性能混凝土（UHPC）的本构关系与施工工艺 本章详述了UHPC的微观结构特征，特别是其在极高抗压强度和优异韧性方面的原因。我们将详细讨论UHPC不同应力状态下的应力-应变曲线，包括受拉软化区和峰值应力后的应变硬化现象。重点关注其低渗透性带来的耐久性提升，以及在实际工程中实现均匀密实的浇筑技术（如自密实技术、振动辅助技术），并分析其在预制构件和复杂节点连接中的应用案例。 第二章：先进钢材与复合材料在结构抗震中的角色 本章深入探讨了现代工程中使用的多相钢材，如相变钢（TRIP钢）和形状记忆合金（SMA）在提升结构可恢复性方面的潜力。我们将分析SMA在耗能和自复位结构体系中的工作机理，包括其马氏体相变对外部荷载的响应。同时，详细阐述碳纤维增强聚合物（CFRP）和玄武岩纤维增强聚合物（BFRP）在结构加固、桥梁工程以及抗腐蚀环境中的应用，包括层合板的界面粘结理论和长期性能评估方法。 第三章：功能性材料的集成与智能结构概念 介绍如何将材料的固有功能性与结构承载力相结合。内容涵盖： 自修复材料系统： 探讨微胶囊技术、细菌诱导的钙化过程在混凝土损伤自愈合中的机制与效率评估。 压电与热敏材料： 分析压电材料在结构健康监测（SHM）中的能量收集和振动控制应用。 相变储能材料（PCM）： 研究PCM集成到结构构件中，用于调节室内环境温度和减轻极端热载荷对结构的影响。 --- 第二部分：非传统荷载与前沿结构分析 本部分侧重于先进的计算模型和分析方法，以应对日益复杂的外部作用和新型结构形式。 第四章：极端荷载作用下的非线性动力学响应 超越传统静力学分析，本章专注于结构在极端事件（如爆炸、撞击、强风涡旋）下的瞬态响应。详细介绍显式有限元分析（FEA）在模拟材料大变形和高应变率效应中的应用，包括材料本构模型的选择（如Johnson-Cook模型、Cowper-Symonds模型）及其参数校准。重点讨论冲击波的传播路径、能量耗散机制以及如何设计具有能量吸收能力的结构构件。 第五章：大跨度空间结构的气动弹性稳定性分析 针对超高层建筑、悬索桥和膜结构，本部分阐述了气动弹性理论的深入应用。内容包括： 边界层理论与湍流建模： 如何在高精度风洞试验和计算流体力学（CFD）模拟中准确捕捉结构周围的气流特性。 颤振与涡振失稳判据： 详细推导和应用复模态分析（Complex Eigenvalue Analysis）来预测结构在风作用下的动态失稳点。 主动与被动减振技术： 分析调谐质量阻尼器（TMD）、液体阻尼器（TLD）以及主动空气动力学控制系统在抑制不利振动响应中的设计参数优化。 第六章：先进结构体系的拓扑优化与参数化设计 本章引入计算设计工具，指导工程师进行更高效的材料布局。 拓扑优化理论： 介绍密度法（SIMP）和水平集方法（Level Set Method）在确定最优材料分布中的应用，以满足给定的载荷和边界条件，同时最小化结构重量或应力集中。 参数化建模与迭代设计： 探讨如何结合BIM平台和参数化设计软件（如Grasshopper/Rhino），实现结构几何形状对性能指标的快速反馈与调整，特别适用于复杂曲面结构和仿生结构的设计。 --- 第三部分：结构全生命周期管理与数字化转型 最后一部分关注结构工程从设计到运维的数字化集成，强调可靠性、可维护性和可持续性评估。 第七章：结构健康监测（SHM）系统的数据驱动决策 本书详细介绍了现代SHM系统的架构，从传感器网络部署到数据处理和状态评估。重点讨论： 传感器技术： 光纤布拉格光栅（FBG）、加速度计、应变片阵列在空间和时间分辨率上的优势与局限。 状态评估算法： 基于模态指纹识别（Modal Fingerprinting）、频率变化分析和基于机器学习的损伤识别算法，用于实时定位和量化结构损伤。 剩余使用寿命（RUL）预测模型： 将疲劳累积损伤模型与实时监测数据结合，实现更精确的寿命预测。 第八章：结构可靠性与基于性能的设计（RBD） 本章超越传统的基于抗力的设计规范，转向更直观的基于性能的目标。深入探讨概率论在结构可靠性分析中的应用，包括： 一阶和二阶可靠性方法（FORM/SORM）： 用于评估结构失效概率。 性能目标定义： 将设计目标转化为可量化的性能水平（如“正常使用”、“生命安全”、“预防倒塌”），并据此选择合适的材料和冗余度。 第九章：数字化孪生（Digital Twin）在基础设施管理中的构建与应用 探讨如何建立物理结构与其虚拟对应体之间的实时、动态连接。内容包括： 数据融合技术： 如何整合CAD/BIM模型、环境监测数据和历史维护记录。 模拟与预测： 利用数字孪生模型进行“假设情景”模拟（What-if Scenarios），优化维护计划，并预演极端事件下的响应，从而最大化结构资产的长期价值与安全性。 --- 总结： 本书内容紧密围绕先进材料、复杂分析理论和数字化运维三大核心支柱展开，为读者提供了进入现代结构工程前沿领域的必备知识体系。它强调的是对结构系统整体性能的优化、对极端环境的抵抗力，以及利用尖端技术实现结构全生命周期的智能管理。
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